[發明專利]一種用于異形體重建的多組線結構光視覺系統及方法

在審

• 申請號: 202110143209.3
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112781527A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 盧綺雯;鄧昌;劉曉斌;唐頌朝;楊克難;歐潼潔
• 申請（專利權）人: 佛山世科智能技術有限公司;廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T3/40;G06T7/11;G06T7/66;G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 資凱亮

本發明公開了一種用于異形體重建的多組線結構光視覺系統及方法，涉及計算機視覺領域，通過多個激光發射器在透明載物板上方和下方的同一平面發射出激光條紋，當光截面掃過待測物時，多道激光條紋配合實現360°照射在待測物體上，同時形成閉合光圈，實現多條激光條紋能反映出待測物當前截面完整的深度信息，即待測物的輪廓信息。再通過多個攝像模組在透明載物板的上方和下方采集閉合光圈當前完整的圖像，圖像拼接處理器基于線結構光三維重建原理和圖像拼接原理，從各個攝像模組采集的圖像中提取出激光條紋的中心線進行計算得到多個輪廓信息，并對多個輪廓信息進行拼接以及曲線擬合，得出當前閉合光圈完整平滑的輪廓信息。

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，尤其涉及一種用于異形體重建的多組線結構光視覺系統及方法。

背景技術

傳統的結構光三維掃描儀的視線范圍都呈現圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內。由于掃描范圍有限，因此想要對物體整體進行三維模型的重建常常需要移動掃描儀對物體進行全方位掃描，或者將物體置于電動轉盤之上。

基于線結構光技術的三維掃描儀原理是通過向被測物體投射激光條紋，在被測物體表面激光條紋會發生形變，通過攝像頭采集畫面提取出光條中心，利用標定數據，即可計算出光平面與被測物體交線上的點的深度信息。若再增加一維信息，使掃描裝置沿著某一方向水平移動，則可獲得被測物體正面(激光掃描的那一面)的完整的深度信息，但這種方法往往忽略了物體背面或底部的三維信息，導致構建出待測物的三維模型不完整。

發明內容

本發明的目的在于提出一種用于異形體重建的多組線結構光視覺系統及方法，以解決上述問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：一種用于異形體重建的多組線結構光視覺系統，包括透明載物板、移動平臺、激光發射器、攝像模組和圖像拼接處理器；所述透明載物板用于承載待測物；所述移動平臺相對所述透明載物板線性移動，用于搭載所述激光發射器和所述攝像模組；多個所述激光發射器和多個所述攝像模組分別設置在所述移動平臺上；多個所述激光發射器用于在透明載物板的上方和下方發射出激光條紋，各個所述激光發射器發出激光條紋的光平面分別在同一平面，且垂直于所述移動平臺的滑動方向，形成用于掃描待測物的光截面，多道激光條紋用于在待測物的外表配合形成閉合光圈；多個所述攝像模組用于在所述透明載物板的上方和下方采集當前閉合光圈完整的圖像；所述圖像拼接處理器用于接收各個所述攝像模組采集到的圖像，并從中提取出激光條紋的中心線，根據映射關系進行計算得到多個輪廓信息；所述圖像拼接處理器還用于將多個輪廓信息進行拼接，對拼接后的輪廓信息進行曲線擬合，得出當前閉合光圈完整平滑的輪廓信息。

進一步，所述激光發射器的數量為4個，所述攝像模組的數量為3個；兩個所述激光發射器分別位于所述透明載物板的兩側上方，兩個所述激光發射器分別位于所述透明載物板的兩側下方，對角的兩個所述激光發射器相互對射設置；兩個所述攝像模組分別位于所述透明載物板的兩側上方，一個所述攝像模組位于所述透明載物板的下方。

進一步，各個所述攝像模組分別包括相機和反射鏡面，各個所述反射鏡面位于所述移動平臺的同一端，各個所述相機位于所述移動平臺的另一端；所述反射鏡面用于將當前閉合光圈的圖像反射至同組的所述相機；所述相機用于采集所述反射鏡面反射的圖像。

進一步，所述移動平臺呈凵形，所述移動平臺的兩側為透明側壁，所述透明載物板位于所述移動平臺底部的上方；位于所述透明載物板上方的所述攝像模組分別設置在所述透明側壁的外壁面，所述激光發射器設置在所述透明側壁的內壁面；位于所述透明載物板下方的所述攝像模組設置在所述移動平臺的內側底部。

進一步，還包括機架，所述機架具有線性驅動組件；所述透明載物板水平設置在所述機架的頂端面；所述線性驅動組件用于驅動所述移動平臺移動。

進一步，所述攝像模組的主光軸與所述光截面之間的角度為20°～60°。

進一步，所述透明載物板為玻璃板或亞克力板中的任一種。